高效深磨加工中热渗透和瞬态分析.pdfVIP

!!!!兰苎!塑l璺蔓!塑塑2 高效深磨加工中热渗透和瞬态分析 湖南大学(410082)徐慧蓉徐海洋郭力许世良 摘要本文研究了高效深磨技术中的热渗透。研究发现，在高效深磨(HEDG)加工中，工件的热渗透层很浅，随着工作 速度的增加，磨削热趋于集中在工件的表层，而且加工中这个表层被快速的去除。从而传递给工件的热量较少．导致工件 的磨削温度相当低。而对于长度较短的工件，可能达不到稳态条件，尤其在工作速度较低的情况下。 关键词磨削热模型温度热渗透了I爿5鼋 雪 一、前言 工件表面完整性提供了可能性【】1。因此，应加大研究 以砂轮高速、大切深，快的工作台进给速度以及 力度，以搞清其机理，从而选择合理的工艺参数，以 Efficiency有效地避免工件的磨削烧伤。 高压冷却液作为标志的高效深磨(H垃h DeepGrinding，HEDG)技术正在国际上迅猛发展。本文采用圆弧接触热源模型来分析了高效深磨 工业发达国家如欧洲、美国、日本等都投入巨资从事 条件下的热渗透及瞬态效应。 该项技术的研究、开发与应用。高效深磨技术中，单 二、圆弧热源的热传递模型 位宽度砂轮的金属磨除率达50～3000ram3／mm·s， 甚至更多l而磨削比一般在2000040000以上。高 效深磨工艺可将毛坯直接加工出成品，集粗、精加工 于一身，同普通车削、铣削加工相比，加工工时缩短 了90％，同普通磨削相比，工时可以缩短98％。这 样，磨削就实现了优质与高效的结合，高效深磨技术 被誉为磨削技术发展的高峰。 国内也对高效深磨技术高度重视。东北大学在 图1圆弧热源 实验室内进行了高效深磨实验研究·国家高效磨削 磨削面热源的作用可看作是半径为R的圆弧上 工程中心(湖南大学)也研制出砂轮周速达 的无数条移动线热源作用的总和，如图1所示。线热 150m／s、314m／s的高效深磨磨床．加大了对高效深 源位于以速度y移动的坐标系XZ’中。角仍的变化 磨技术的研究、开发与应用的力度。 与其它加工工艺相比，磨削加工切除单位体积 材料时需要非常高的能量输入，这些能量几乎全部 为l，的整个面热源作用，在时间r后的温升可表达为 转化为热量集中在磨削区，导致磨削区的温度升高。 当磨削温度较高时，使零件表层金相组织发生变化， 甚至出现磨削烧伤和磨削裂纹。因此，通过研究磨削 丁：去胁一华引跏。(1) 温度来探索解决磨削损伤的途径一直是磨削加工技 式中 术重要的研究内容之一。 高效深磨技术不仅有非常高的材料去除率。而 且比磨削能低。因此，高的材料去除率需消耗大的动 k为导热率，o【为热扩散率。 力，但这个缺点被低比磨削能这个优点所抵消。 而函数量，定义如下【14： 高效深磨技术为在高效磨削条件下获得优良的 《精密制造与自动化》 发现随着工作速度(即平面磨床的工作台速度)的增 大，热渗透减小。因此，在高效深磨加工中，其热渗 透层要比缓进给深磨小。图3中，比较已加工面和接 墨M=；rex}w一等垮，而p=等 触面上的平均温度，可见在高效深磨加工中，已加工 对于稳态问题，函数置，[“】变为零阶第二类修正